V法铸造模具(来源于V法铸造手册)

发布时间:2018-02-23浏览次数:

概述

在铸造生产中,模具质量有一个很宽的范围。通常说来,最差的模具类型是用软木制作的。好一些的就是硬木模具。更好一些的就是金属或塑料模具,最好的就是表面覆有一层更硬的金属的金属模具。为什么会这样呢?这是由耐磨性和良好的拉拔性能决定的。

 

V法铸造中恰恰相反。最好的模具是软木的,无喷漆模具!为什么呢?因为模具上没有磨损且模具与铸型的剥离比较方便,这是因为平滑的塑料薄膜表面很容易脱离模具。图9.1指出了即使增加1°的反锥度(背拉拔),那么脱膜力也会有大幅度的减小。尽管无喷漆的软木模在V法中可以应用,但是它们易受存储区温度和湿度的影响,所以不推荐使用。应在模具上加一层良好的抗热涂层。

但是为什么没有模具磨损呢?因为通常在使用时,砂子从不与模具接触。模具由塑料膜保护着。假如在加工和存储的过程中没有损坏过,木模可以无限期地使用下去。

这在V法造型中是一个很重要的经济因素。模具可以更便宜些,并且维护费用可以消除。与高维护要求的射砂相比,V法在这方面的经济性优点便显得更加重要。木模不需要有抗震、抗挤的刚度,因为V法造型过程中只有轻微的震动作用在模具上。

也可以使用泡沫聚苯乙烯制作的模具,但是要用高密度的泡沫材料。由于天然的渗透性,模具上的通气孔也不是必须的,但如果要用,平常的0.020” ~0.030”(0.5mm~0.8mm)就可以。模具下面的通气孔是需要的。假如需要制作单个铸件,这是一个很好的工艺方法,然而,如果需要的话,泡沫聚苯乙烯模具也可以重复使用。

如果现有的木模,金属模或塑料模有锋利的边缘,那么它可能切断塑料膜,一个简单,临时的解决方法是用透明胶带包覆一下边缘锋利部分。

模具承载台承载板或真空室,它的结构与平常的不同。真空力作用在承载台内部因此真空室的外部承受着0.5kg/cm2的压力。所以,刚性结构是必须的。尽管有些模具真空室可以用木头制作,但是防止使用过程中的变形还是建议使用金属制作。此外,保证装配模具的模具承载板不弯曲,否则会发生模具匹配不佳,且铸件可能产生飞边和毛刺。为了支撑模具承载板,如图9.2所示,需在真空室上每隔150mm设置一个筋板。当然,这由模架材料的厚度和强度决定。

为了从模具负压箱中抽气,配备了一个吸气软管。软管尺寸如下所示:

模具负压箱尺寸:   24×24      36×36      60×60&up

吸气管直径:        19mm        25mm        50mm

 

上述列出的尺寸为最小值,因为砂箱连接处吸气软管直径为50mm,所以许多铸造厂家为所有模具制定了尺寸标准。

当然,真空负压箱的设计应能保证空气密封性。我们要让进来的空气流向可控,而不是到处漏气。

根据使用设备的特点,模具负压箱还有一些其它的特点。

1、吊耳

2、在承载台上安置定位销和其它装置以防止震动过程中模具在震实台上的移动。

3、用定位销或螺栓定位砂箱。

4、用定位销或螺栓定位模板。

5、真空系统的连接。

6、一些夹持装置用以阻止起模过程中的模板升起。

7、建议模板在模具承载台中凹进1/8”(3mm左右),这样在合型时,上下型配合良好。这也可以通过在砂箱凸缘下的模板外围加一条1/8” ×1”(3mm*25mm)的橡胶圈获得,这时需要模板大于砂箱横截面,见图9.3。

8、在脱模时向抽气室中通正压也是一个好主意。也就是说,当真空从模具负压箱中移除后,负压被正压取代以协助脱模。这消除了脱模过程中同时存在真空的可能性。这还有一个次要的好处,压缩空气可吹净模具上面的通气孔。

 

9、如果型板周围的空隙超过0.02”(0.5mm),塑料薄膜就有可能被拉入承载台。图9.4为一种密闭方法。

9.4所示的T型密封是有效的。它是由硬度为70的聚氯丁烯制成的,位于顶部19/16”(约30mm)宽,1”(约25mm)深,1/8”(约3mm)厚;

模底板

模底板最好用3/4” ~1”(19~25mm)厚的胶合板制作。碎料板也可以使用。但是胶合板更易于钻孔和固定。对于高产量用模具,建议用螺钉将模底板和负压箱永久固定。对使用期短或大型模具,通用模底板是一项很成功的技术。(见图9.5)

通用模底板通常用5/8’ ~1”(16~25mm)厚的胶合板,并在板上钻有很多孔。在每3”~4”(75mm~100mm)中心区域内会有一直径1/4”(6mm)的孔。

    在它顶部安装一张厚1/8”~1/4”(3mm~6mm)的多孔塑料。通过采用这个技术,就没有必要在每个模具上钻孔了。可利用一种100%的天然通气孔。(见图9.6)。

常用的模板是在大约4”(100mm)的中心区域内钻0.025”(0.5mm)直径的孔。在这章的“模具通气孔”部分有更详细的细节介绍。必须注意以确保通气孔不与模具承载台内的筋板的位置重合。

假如模板比砂箱大,应如图9.3所示,加一个1/8” ×1”的橡胶带。

这也可以防止空气被吸入到膜下,否则在薄膜覆模完全前有被冷却的趋势。

模具

模具可以用任何标准材料制作,唯一的要求是该材料必须能钻孔。

木材是最常用的材料,要求它无缺陷和干燥良好。由于钻孔困难和价格昂贵,金属不适合做制模材料。如果金属模暴露于薄膜加热器上反复加热,那么它会变的很热且易粘膜。塑料是合适的,但是加热时易软化,且不易钻孔。石膏一般用于精致的细节方面,比如艺术品。这种材料非常易碎,多孔且使用时通常不用通气孔,但是如果真要使用通气孔时,建议在石膏比较软的时候插入些直径0.020”(0.5mm)的线,在石膏硬化后再移除。

传统的造型粘土砂也可以使用,这经常用于制作测试模具的浇注系统。

模具暂时无需喷涂,但是如果需要喷涂的话,要用一些耐热涂料,比如硅树脂,这样覆膜后表面才不会变软。

V法模具改造时,常常会因为两个原因需要修理:裂纹孔洞和粗糙不平处。首先,这些缺陷会在铸件表面重复出现,而这不是生产高质量产品时所希望得到的。第二,如果缺陷处比较锋利,那么可能会在型模分离时撕坏薄膜。

为了消除模具上的各种杂力(震动;压挤;钩索等),可将石膏,原子灰等填入钉孔。

注意:不要在钻通气孔后进行模具喷涂,这可能会导致堵塞通气孔。

另外一个V法造型的较好方面就是在连接处不需要圆角,这对减少清理成本是一个重要的方面,当然,如果模具上原本存在圆角的话,也是可以的。

V法模具生产的过程中不需要拔模斜度,因为铸型是由薄膜包覆,而光滑的薄膜很容易与模具分离。然而,如果需要拔模斜度,1°的拔模斜度比较合适。拔模斜度的消除需精确的起模。

说明:由于铸型密度高且分模时没有震动,所以型腔与模具吻合很好。因此,请向你的模具制造厂说明,模具的形状做成型腔所要求的形状,不要加余量。

加工余量可以和湿砂造型一样,但是因为铸件更精确且表面质量更好,减少公差是很可能的。

模具制造厂可以使用以前的收缩原则,但是如果将常用的湿砂造型换为V法造型后,不要惊奇于铸件尺寸  的些许缩小。这与铸造者们刚开始尝试高压造型所得出的经验是一致的。常用的缩尺如下:

      收缩原则                    应用铸件

    8/1000(3/32”/ft)             铸铁

    9/1000(7/64”/ft)          大收缩率铸铁

    10/1000(1/8”/ft)        大收缩率铸铁和铝

    13/1000(5/32”/ft)         铝合金和青铜

    14/1000(11/64”/ft)       高抗压黄铜和铸钢

    16/1000(3/16”/ft)       铸钢(10mm厚以下)

    20/1000(15/64”/ft)           大型铸钢

    25/1000(19/64”/ft)        大块厚重的铸钢

如果模具有任何大块区域与模板连接不好,那么应该加强以承受真空压力。这个力约为每平方英寸7磅或每平方英尺1000磅以上(约合0.5kg/cm2)。

V法造型中如果模具安装良好的话,可以节省大量的清理环节。为了使上型可以安全地置于下型,上下型的匹配是必须的。这可以通过把砂箱置于略高于模板的位置来实现,图9.3指出了如何轻松做到这一点的。其中的一种方法就是砂箱法兰下的外围加一个1/8”(3mm左右)的橡胶带。

第二种防止毛刺的方法如图9.8所示。塑料膜会在凹离处成型,但是当上下型匹配好以后,在薄膜的压缩下凸出部会被冲平。

防止毛刺的另一种方法如图9.9所示。上图示范了如何消除分型面处的毛刺,下图示范了如何消除芯头和铸件接合处的毛刺。注意凹槽的厚度仅为0.5mm,深仅为1mm。按示范操作否则薄膜会破裂。

 

既然有必要用塑料薄膜覆盖住所有表面的浇冒口系统,而有时又需要在模具上加一些直浇道,通气孔和冒口活块等,所以要求薄膜能在他们表面同时成型。这需要经过不断的试验和失败总结出来。如果这些形状中的任何一个不能成型,那么最好采用常有的形状,将冒口/通气口上的定位销固定在模具上的孔中。不要在模具上用定位销而在冒口/通气孔上用孔,这样会导致薄膜吸到模具的过程中被撕破

假如直浇道与如图9.10所示的横浇道或模具上的圆形凸起匹配,那么补胶带会变得很容易。

如果直浇道,通气孔,冒口,连接孔能与模具同时覆膜,那么它们应有一个带有凹槽的金属顶部,这样更容易用焊铁密封两层薄膜。见图9.11

说明:凹槽的形状不一定必须是方形的;

三角的和杯形的也可以。

模具通气孔

V法模具和其它工艺方法的模具之间最主要的不同点就在于模具通气孔。模具附在模板上,模板附于模具负压箱上。模具负压箱处于真空状态中,为了能使薄膜紧密粘附于模具上,在模具和承载台之间必须有通气孔。该通气孔的尺寸和位置都很重要。

孔的尺寸应至少为0.020’(约0.5mm),以便吸气。但是孔不能大于0.04’(1mm)否则薄一些的膜会被吸入孔,发生破裂并破坏真空。

因此,推荐孔的尺寸在0.020’ ~0.025’(0.5~0.64mm)之间。用带特殊卡盘和台钳的电钻和切成4’ ~6’(100~150mm)长度的钢琴钢丝都可以很容易的钻一个这样的孔。你也会发现吉他钢丝不仅仅是最好的钻孔方法,并且是最经济的。去最近的乐器店买批吉他钢丝——有些丝大约为0.022”(0.58mm)的,这在包装上有说明。钻孔之前把丝的一端摁在模具上,钻孔会变的更容易。

假如用金属模具,钻这些小孔会更难。这里有两种改进建议。第一种是从模具接合面开始钻6mm左右的大孔,直到距离模具表面很近,然后再在大孔上面钻一个小孔。第二种方法就是直接将大孔钻出模具表面,然后用代木或一些相似的材料填入,其深约为1/4’ ~1/2’(6mm~13mm),再在填入材料上钻小孔。

标准气塞出气孔,无论是金属的还是塑料的,都可以使用,尤其是在大平面上。但是要确保缝宽和小孔直径不要超过0.025’(0.5mm)。条缝不像小孔那样容易堵塞,一定要确保气塞布满模具表面。

下一步是通气孔的位置。在模板的平整部分,即无模具处,应钻孔并保证每16平方英寸(约400平方毫米)约有一个孔。这意味着在每四个栅格的交叉点处约有一个孔。在模板周围的边缘,箱壁内侧的2’~4’(50~100mm)范围内,有必要在外围处每两英寸(50mm)钻一个孔。

孔应在模板外围和浇注系统每1’ ~2’(25~50mm)间隔处设置。说明:所有的通气孔必须连于模具承载台的内部,穿过模板进入筋的孔是无效的。

在凹凸不平的模具表面,每16平方英寸(约400平方毫米)上钻4个孔。在深腔处,应多加几个孔,每个角落也应钻孔。

为了得到清晰的铸造号(如果它们是凸出的或压纹),在相邻的字母如A、B、D、O、P等钻一个孔是必要的,尽管没有孔的薄膜成形之后或许也能轮廊分明。

如果模具是半圆形或类似形状的,试着不要在模具上钻孔,只在模具和模板外围钻孔。

V法模具通气与芯盒通气相似(仅在背面)。把你认为需要的通气孔安放好以便使薄膜牢固覆于模具上。如果某处拉膜不紧,多钻些孔。这是个不断探索的工艺,但是掌握它并不需太长时间。

如果用了活块,则应在活块安放处钻通气孔。如果模具和活块的间隙太大,成型过程中薄膜会被吸入导致薄膜撕裂。为了避免这个问题,间隙必须限制在0.3mm。如图9.12所示。

 

 顺便提及一下,在模型上钻孔对残疾人和一些公益团体来说是一项相当好的兼职工作。我们不是说不能让模型制作者做,但是实际上有必要让他们为数百个小孔费力吗?当然这并不需要一个出色模型工的技术。

常规的钻孔例子如图9.13所示。一些不常用的如9.14、9.15、9.16、9.17所示。图9.14特意将模型安放于模板的上方0.020’(0.5mm)处,在模型下有一个大孔与负压箱真空腔连接。这可以减少对小孔的需求。

9.15显示了模板周围与负压箱连接处有0.020”间隙。这提供了铸型外围薄膜的粘附力,并且增加了薄膜其余部分的真空度。

9.16为一中空模型,模型表面有小孔穿过,与真空室相连。

 

9.17指出了通过钻一个大孔并用丝筛覆盖(它的尺寸在第十章过滤材料部分介绍)可使薄膜快速吸入深凹处。

如果孔被模型脱模剂阻塞的话,需要重新反复钻孔。最好用一个布袋将脱模剂拍上去而不是撒上去。

软化后的塑料薄膜在模型上安放时要保证快速平滑。有时薄膜很难被吸入过深的腔内,这仅仅是因为在薄膜冷却丧失变形能力之前空气未被排尽。这个问题有时可以通过增大吸力或多钻孔解决。但是,一种更容易的方法是帮助薄膜下垂,可以迫使空气出去,从而真空泵顺利完成工作。如图9.18所示,泡沫聚苯乙烯是一种很好的材料。

 

寒冷的天气

    在冬天的几个月里,冷的模型和热的塑料薄膜结合时会导致收缩,如果这种情况发生了,可以在使用之前预热模型。通过辐射加热后的模型效果很好,或者更简单些,在造型前直接将其储存于保温区。

整模造型

    很多铸造作业使用整模造型,也就是说,不用分开或分成上下型的模型。使用这类模型的方法图9.19有解释,分六个步骤说明。

   1)将塑料薄膜置于A模板上,把砂箱A放于薄膜上。把砂子倒入砂箱A,将模型放于砂中确保一半埋入砂中。

模型上的吸管与真空供给处相连。

   2)给模型和砂箱A通真空。

用相同的方法给模型覆膜。

   3)把砂箱B放于砂箱A上。

       将砂倒入B震动。

       给铸型加背膜。

       给砂箱B接真空。

       去除砂箱A和模型的真空。

4)将砂箱B和模型与砂箱A分离

5)翻转砂箱B

在分型面上用针扎些气孔,然后,像2一样)将另一张塑料薄膜覆于模型上。

6)把砂箱C置于砂箱B,像步骤3)一样造型。给砂箱C通真空。

然后,关闭模型真空,通气。

将砂型C与B分离,将模型移出。

组合砂型B和C。

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